51單片機SPI協議與應用實例

来源:http://www.cnblogs.com/hughdong/archive/2017/07/02/7105979.html
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———————————————————————————————————————————— SPI匯流排 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ...


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SPI匯流排

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參考鏈接：

http://blog.csdn.net/fly__chen/article/details/52724109

http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/11910173

http://blog.sina.com.cn/s/blog_9cc7125c0100yk1s.html

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簡介：

  • 串列外圍設備介面
  • 全雙工三線同步，可以同時發出和接收串列數據
  • 採用主從（Master Slave）架構，支持多Slave模式應用，一般僅支持單Slave
  • 時鐘由Master控制，在時鐘移位脈衝下，數據按位傳輸，高位在前，低位在後
  • 目前應用中可以達到幾Mbps的水平
  • 優點：與普通的串列設備相比，可以按位傳輸，甚至可以暫停。當沒有時鐘跳變時，從設備不採集和傳送數據。不需要定址操作。全雙工通信。
  • 缺點：沒有應答機制確認。

特點：

  • 提供頻率可編程時鐘
  • 發送結束、中斷標誌；寫衝突保護
  • 匯流排競爭保護
  • SPI匯流排工作的4種工作方式中，使用最廣泛的是SPI0和SPI3方式

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信號線情況：

  • SCLK提供時鐘脈衝，SDI/SDO基於此脈衝按位傳輸。當處於上升沿模式時，輸出：通過SDO線在時鐘上升沿時輸出，在緊接著的下降沿被讀取。輸入同理。
  • SS/CS是片選信號線，只有片選信號為使能信號時，對晶元的操作才有效，所以可以在同一匯流排上連接多個SPI設備
  • SDI：slave → master，從機要發送給主機的數據
  • SDO：master → slave，主機要發送給從機的數據

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連接方式：

  • 級聯方式：此時所有設備的CS端都連在一起，只要選中一個設備，則全選。可以作為一個設備進行處理。

  • 獨立連接方式：設備獨立操作，為被選通的從設備均處於高阻隔離狀態。

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工作模式：

SPI模式

CPOL極性

CPHA相位

說明

0

0

0

第一個邊沿上升沿

1

0

1

第二個邊沿下降沿

2

1

0

第一個邊沿下降沿

3

1

1

第二個邊沿上升沿

CPOL=0：SCLK有效時為高電平（active-high）

CPOL=1：SCLK有效時為低電平（active-low）

CPHA=0：表示第一個邊沿

CPHA=1：表示第二個邊沿

Toggling edge為切換邊沿，輸出信號

Sampling edge為採樣邊沿，輸入信號

時序圖：

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SPI協議舉例

  • 主機8位寄存器存放的是1010 1010，從機存放的是0101 0101，將主從機數據交換
  • SDI：slave → master
  • SDO：master → slave
  • 上升沿發送、下降沿接收

初始化就緒狀態：

  • 主機SBUFF = 1010 1010
  • 從機SBUFF = 0101 0101

操作過程：如圖所示，經過8個脈衝後，master和slave數據交換

SPI的8個時鐘周期的數據：

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基於SPI協議，DS1302顯示時鐘實例

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實現效果：

實現代碼：

  1 #include <reg52.h>
  2 typedef unsigned char uchar;
  3 typedef unsigned int uint;
  4 //寫操作控制位元組,D7=1,D0=0
  5 uchar code write_address[] =
  6 {
  7     //秒,分,小時,日,月,星期,年
  8     0x80, 0x82, 0x84, 0x86, 0x88, 0x8a, 0x8c
  9 };
 10 //讀操作,D7=1,D0=1,地址同寫操作
 11 uchar code read_address[] =
 12 {
 13     0x81, 0x83, 0x85, 0x87, 0x89, 0x8b, 0x8d
 14 };
 15 uchar code table[] =
 16 {
 17     //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
 18     0xfc, 0x60, 0xda, 0xf2, 0x66, 0xb6, 0xbe, 0xe0, 0xfe, 0xf6
 19 };
 20 //dat1和dat2存放讀出來的時間,初始值寫入12年5月9日1時1分1秒,dat1存放1234位,dat2存放567位
 21 uchar dat1[] = {0x01, 0x01, 0x01, 0x09, 0x05, 0x02, 0x12};
 22 uchar dat2[] = {0x01, 0x01, 0x01, 0x09, 0x05, 0x02, 0x12};
 23 sbit rst = P3 ^ 0;
 24 sbit scl = P3 ^ 1;
 25 sbit sda = P3 ^ 2;
 26 sbit ACC7 = ACC ^ 7;
 27 void Delay(uint m)
 28 {
 29     while(m--);
 30 }
 31 /* SPI協議操作,讀位元組 */
 32 uchar ReadByte()
 33 {
 34     uchar i;
 35     for (i = 0; i < 8; ++i)
 36     {
 37         ACC = ACC >> 1; //累加器左移1位,補上未知數x
 38         ACC7 = sda; //從sda引腳寫入ACC最高位
 39         scl = 1;
 40         scl = 0; //時鐘下降沿讀入
 41     }
 42     return ACC;
 43 }
 44 /* SPI協議操作,寫位元組 */
 45 void WriteByte(uchar byte)
 46 {
 47     uchar i;
 48     for (i = 0; i < 8; ++i)
 49     {
 50         byte >>= 1; //byte左移1位存入CY
 51         scl = 0;
 52         sda = CY; //從CY移入sda,發送給DS102
 53         scl = 1; //時鐘上升沿寫入
 54     }
 55 }
 56 void Write1302(uchar address, uchar dat) //寫地址子程式
 57 {
 58     rst = 0;
 59     scl = 0;
 60     rst = 1; //rst上升沿開始寫數據
 61     WriteByte(address); //先寫入地址控制位元組
 62     WriteByte(dat); //再寫入數據位元組
 63     rst = 0;
 64 }
 65 uchar Read1302(uchar address)
 66 {
 67     uchar temp;
 68     rst = 0;
 69     scl = 0;
 70     rst = 1; //讀過程中保持rst高電平狀態
 71     WriteByte(address | 0x01); //寫入地址並置R/W位為1(讀)
 72     temp = ReadByte(); //在單片機寫入命令位元組的最後一位的第一個下降沿處即讀出數據
 73     scl = 1; 
 74     rst = 0;
 75     return temp;
 76 }
 77 void SetRST()
 78 {
 79     uchar i;
 80     Write1302(0x8e, 0x00); //向10001110防寫寄存器,寫入指令0x00
 81     for (i = 0; i < 7; ++i)
 82         Write1302(write_address[i], dat1[i]); //從秒到年各寄存器寫入對應初始值
 83     Write1302(0x8e, 0x80); //向防寫寄存器,寫入數據0x80
 84 }
 85 void ReadTime()
 86 {
 87     uchar i, temp1, temp2, temp3;
 88     temp3 = 0x80; //temp3存放時間寄存器地址
 89     for (i = 0; i < 7; ++i) //分別讀出秒分小時日月星期年
 90     {
 91         temp1 = Read1302(temp3);
 92         temp2 = temp1;
 93         dat1[i] = (temp1 >> 1) & 0x0f; //讀出的數據1234位存入dat1,屏蔽其他位
 94         dat2[i] = (temp2 >> 5) & 0x07; //讀出的數據567位存入dat2,屏蔽其他位
 95         temp3 = temp3 + 0x02; //下一個寄存器地址
 96     }
 97 }
 98 void main()
 99 {
100     rst = 0;
101     SetRST(); //時鐘建立
102     while(1)
103     {
104         ReadTime(); //讀時間
105         P2 = 0xfe;
106         P1 = table[dat1[0] % 10];
107         Delay(500);
108         P2 = 0xfd;
109         P1 = table[dat2[0] % 10];
110         Delay(500);
111         P2 = 0xfb;
112         P1 = 0x02; // -
113         Delay(500);
114         P2 = 0xf7;
115         P1 = table[dat1[1] % 10];
116         Delay(500);
117         P2 = 0xef;
118         P1 = table[dat2[1] % 10];
119         Delay(500);
120         P2 = 0xdf;
121         P1 = 0x02; // -
122         Delay(500);
123         P2 = 0xbf;
124         P1 = table[dat1[2] % 10];
125         Delay(500);
126         P2 = 0x7f;
127         P1 = table[dat2[2] % 10];
128         Delay(500);
129     }
130 }


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